第一章从实验学化学第二节化学计量在实验中的应用(第二课时气体摩尔体积)【学习目标】1.通过观看填空、计算探究、对比探究,知道相同条件下1mol不同气体的体积是相同的,而1mol固体和液体的体积是不同的。
2.通过阅读填空、思考讨论,能从宏观和微观相结合的角度理解影响物质体积大小的因素,知道气体摩尔体积的含义,能叙述阿伏加德罗定律的内容。
3.通过阅读填空、交流讨论、归纳小结,能基于物质的量认识物质的组成及变化,建立n、m、V m之间计算的模型,熟悉阿伏加德罗定律的应用。
【学习重点】气体摩尔体积,阿伏加德罗定律及其推论。
【学习难点】气体摩尔体积概念的建立、阿伏加德罗定律及其推论的理解。
【自主学习】旧知回顾:1.M=m/n,该公式表示的是单位物质的量的物质所具有的质量,物质确定,其摩尔质量就确定;M=m(一个粒子)·N A,即阿伏加德罗常数个粒子的质量;M r=m(一个原子)÷1/12m(12C),表示摩尔质量以g·mol-1为单位时在数值上等于其相对原子质量,即一个原子的实际质量与一个12C原子质量的1/12的比值。
2.气体容易被压缩(填“容易”或“难”,下同),说明气体分子间距离比较大,(填“大”或“小”,下同);温度越高,气体分子间距离越大;压强越大,气体分子间距离小;而固体和液体的体积难被压缩,这说明固体和液体分子间距离非常小。
新知预习:阅读教材P13~14,回答下列问题:1.气体摩尔体积的概念单位物质的量的气体所占体积,符号Vm,单位 L/mol 。
定义式为Vm=V/n。
气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强。
标准状况下(温度为0℃,压强为 101KPa )V m=_22.4L/mol_。
2.0【同步学习】问题导入:假设一个人每分钟净吸入500ml的O2 ,你知道他每分钟吸入了多少个O2 分子吗?二、气体摩尔体积活动一、1mol物质的体积1.观看填空:观看教材P13图1-14或观看电解水实验视频完成P13“科学探究1(1)”:电解水生成的O2和H2的体积比约为1:2。
2.问题探究1:按教材P13“科学探究1(2)”的要求进行相关计算。
并完成下表:3.问题探究2:完成P13~14“科学探究2”中的第一个表格,并进行数据分析。
(1)计算00C、101KPa时1 mol O2和H2的体积,并填写在教材P14表中。
【答案】O2约为22.39L,H2约为22.25L。
(2)归纳小结:在相同条件(同温、同压)下1mol H2和O2的体积相同;标准状况(0℃,101kPa)下,1molH2和O2的体积都大约为22.4L。
4.讨论交流:结合P14“科学探究2”中的第二个表格,完成并进行数据分析,可得出什么结论?5.对比探究:根据上述3、4所得数据和“新知预习2”中数据,你还能得出什么结论?【温馨提示】(1)影响物质体积大小的因素有粒子数目、粒子大小、粒子间距离;(2)在粒子数相同的条件下,影响固态物质或液体物质体积大小的主要因素是粒子大小;(3)在粒子数相同的条件下,影响气体物质体积大小的主要因素是粒子间距离,在相同温度和压强下任何气体粒子间的距离可以看成是相等的,气体的体积相等。
【对应练习】1.同温同压下,两种气体的体积如果不相同,请你推测其主要原因是()A.气体的分子大小不同B.气体的物质的量不同C.气体分子的化学性质不同D.气体分子间的平均距离不同【答案】B【解析】同温同压下,气体的体积取决于其物质的量,物质的量不同,则其体积不同。
2.下列叙述正确的是()A.1 mol任何气体的体积都为22.4 LB.1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都为22.4 LC.只有在标准状况下,气体摩尔体积才约为22.4 L·mol-1D.标准状况下,22.4 L任何气体的物质的量都是1 mol【答案】D【解析】A中没有指明该物质所处的温度、压强;B中没有指明该物质的状态;C中在非标准状况下,气体的摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1;选项D正确。
活动二、气体摩尔体积1.阅读填空:阅读教材P14页最后两自然段和观察图1-15,填写下列空格:(1)气体摩尔体积是指单位物质的量的气体所占体积,符号为Vm,表达式为Vm=V/n,常用单位有L/mol和m3/mol。
(2)气体摩尔体积的数值取决于气体所处的温度和压强,因而不是固定不变的。
标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L。
(3)标准状况是指0 ℃,101KPa;通常状况一般是指20℃,101KPa。
2.交流讨论:(1)气体摩尔体积适用范围是气体,是否必须为纯净气体?【温馨提示】气体摩尔体积的适用范围是气体,可以是单一气体,也可以是混合气体,如标准状况下0.2 mol H2和0.8 mol O2的混合气体约为22.4 L,但要特别注意以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。
(2)气体在非标准状况下的气体摩尔体积,一定不是22.4 L·mol-1吗?【温馨提示】不一定。
气体在标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1,升高温度,体积增大,增大压强,体积减小。
所以,在温度和压强适当的情况下,气体摩尔体积也可能为22.4 L·mol-1。
3.归纳小结:使用气体摩尔体积的注意事项。
【温馨提示】①单位为L/mol;②是否是标况;③气体;④1mol【对应练习】1.下列说法中,正确的是()A.一定状况下,N2的摩尔体积可能恰好为11.2 L/molB.在标准状况下,1 mol N2的体积是22.4 L/molC.1 mol N2的体积约是22.4 L,则N2是处于标准状况D.在标准状况下,H2O的摩尔体积约是22.4 L/mol【答案】A【解析】由于温度和压强影响气体摩尔体积,则一定状况下N2的摩尔体积可能恰好为11.2 L/mol,A 项正确;在标准状况下,1 mol N2的体积是22.4 L/mol×1 mol=22.4 L,B项错误;1 mol N2的体积约是22.4 L,气体摩尔体积为22.4 L/mol,由于温度和压强影响气体体积,则N2不一定是处于标准状况,C项错误;标准状况下水不是气体,则水的摩尔体积不是22.4 L/mol,D项错误。
2.下列有关气体体积的叙述中,正确的是()A.一定温度和压强下,各种气态物质的体积大小,由构成气体的分子大小决定B.一定温度和压强下,各种气态物质的体积大小由构成气体的分子数决定C.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数也不同D.气体摩尔体积指1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L【答案】B【解析】对于气体物质,在一定温度和压强下,分子间的距离远大于分子本身的大小,因此其体积的大小主要由分子数的多少来决定,故A错误、B正确;气体的体积随温度和压强的变化而变化,体积不同的气体,在不同的条件下,其分子数可能相同,也可能不同,C错误;气体摩尔体积会随着温度、压强的变化而变化,22.4 L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积,故D错误。
活动三、阿伏伽德罗定律及推论1.阅读填空:阅读教材P14表格下方第1~5自然段,填空:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。
2.思考讨论:(1)气体体积要受温度、压强的影响。
当温度一定时,增大压强,气体的体积要减小,减小压强,气体的体积要增大;当压强一定时,升高温度,气体的体积要增大,降低温度,气体的体积要减小。
(2)谈一谈,你怎样理解“在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子”的。
【温馨提示】根据气体状态方程PV=nRT,可得出阿伏伽德罗定律(略)。
(教师引导完成)3.问题探究:(1)两种气体体积相同,所含的分子数一定相同吗?【温馨提示】不一定。
因为气体体积受温度和压强的影响较大,温度和压强不同时,体积相同的两种气体的物质的量不一定相同,故所含的分子数也不一定相同。
(2)阿伏伽德罗定律的内容是同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
(3)怎样理解阿伏伽德罗定律?【温馨提示】①阿伏加德罗定律适用于任何气体,包括混合气体,不适用于非气体;②同温、同压、同体积、同分子数,共同存在,相互制约,且“三同定一同”;③标准状况下的气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的一个特例。
(3)根据阿伏伽德罗定律科研得出那些推轮?写出一个表达式。
【对应练习】1.下列叙述正确的是()A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等B.任何条件下,等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小D.同温同压下,等体积的物质所含的分子数一定相等【答案】B【解析】只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下,具有相同体积的气体的物质的量相等;具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数;因温度、压强不能确定, 1 L 一氧化碳和1 L氧气的物质的量大小不能确定,二者的质量大小无法比较。
2.同温同压下,1 mol氢气与1 mol氧气,它们的()A.质量相同,体积不同B.分子数相同,质量不同C.体积相同,分子数不同D.体积相同,原子数不同【答案】B【解析】同温同压下,物质的量相同的氢气和氧气,其分子数和体积都相同;它们都是双原子分子,含有的原子数也相同;它们的摩尔质量不同,其质量一定不同。
【课堂检测】1.下列叙述正确的是()A.一定温度、压强下,气体体积由其分子的大小决定B.一定温度、压强下,气体体积由气体的物质的量的多少决定C.气体摩尔体积是指1 mol 任何气体所占的体积为22.4 LD.不同的气体,若体积不等,则它们所含的分子数一定不相等【答案】B【解析】一定温度和一定压强下,气体的体积由分子数多少决定,故A项错误;气体摩尔体积是指1 mol 任何气体在一定温度和压强下所占的体积,22.4 L是标准状况下的体积,故C项错误;对于不同的气体,若气体体积不等,则它们所含的分子数有可能相等,故D项错误。
2.在标准状况下,与12 g H2的体积相等的N2的()A.质量为12 g B.物质的量为6 molC.体积为22.4 L D.物质的量为12 mol【答案】B【解析】12 g H2的物质的量为6 mol,因二者体积相等,所以N2的物质的量也为6 mol,B正确、D错误,N2的质量为:28 g/mol×6 mol=168 g,A错误;体积为 22.4 L/mol×6 mol=134.4 L,C错误。
3.下列说法正确的是()A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积都约为22.4 LB.H2的气体摩尔体积约为22.4 LC.在标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 LD.在标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol【答案】D【解析】本题主要考查对气体摩尔体积的理解和应用能力。